Automatische Generierung von Schaltplänen für integrierte Standard-Schaltungen

 

Ziel

Bereitstellen eines durchgängigen Entwurfsflusses für analoge Schaltungen auf höherer Abstraktionsebene

 

 

Herausforderungen

  • Erweiterung des Schematic-Driven-Layout Entwurfsflusses mit Schaltplan Generatoren
  • Entwicklung eines Tools zur Erstellung von Schaltplan Generatoren
  • Methodische Einbindung von Design- Erfahrungen

Konzept

Funktional betrachtet ein Designer die zu entwerfende Schaltung grundsätzlich auf Modulebene (funktionale Sicht, im Bild links). Beim konventionellen sog. Schematic-Driven-Layout (SDL) Design-Flow werden anschließend Schaltung (Circuit) und Layout aber auf der darunter liegenden Transistorebene bearbeitet (im Bild: Flow I). Bereits bestehende Ansätze von Layout-Modul PCells heben die Abstraktionsebene bei der Layouterstellung - im Gegensatz zu einem flachen Layout auf Transistorebene - auf die Modulebene (im Bild rechts). Dies verbessert zwar die Produktivität im Layoutentwurf. Allerdings entsteht dadurch ein Flow, bei dem zweimal zwischen den Hierarchiestufen gewechselt wird (im Bild: Flow II), was im Gesamtablauf des Entwurfsprozesses wiederum erhebliche Informations- und Effizienzverluste zur Folge hat.

Hier setzt unser Vorhaben an: Mit der Einführung von Schematic-Modul PCells wird ein durchgängiger und damit effizienter Entwurfsfluss auf Modulebene ohne Informationsverlust erreicht (im Bild: Flow III). Im Ergebnis resultiert hieraus eine signifikante Verbesserung von Qualität und Produktivität beim analogen IC-Design.

 

Beispiel

Im hier gezeigten Beispiel ist eine Schematic-Modul Pcell als OTA-Schaltungsvariante ausgeführt. Die OTA-Pcell wurde mit Hilfe des am rbz entwickelten Tools "PCDS" entworfen. Alle Screenshots wurden mit ein und derselben Schematic-Module Pcell erstellt. In Bild 1 erkennen wir eine einfache OTA-Struktur wie sie in vielen Lehrbüchern zu finden ist. In Bild 2 wurde die Struktur durch eine so genannte Source- Degeneration ergänzt. Bild 3 und 4 stellen differentielle Varianten der Abbildungen 1 und 2 dar. In Bild 5 und 6 erkennen wir die Strukturen aus Bild 3 und 4 mit kaskodierten Stromspiegeln. 

Der Wechsel zwischen den einzelnen Strukturen erfolgt über das Eigenschafts-Menü der Pcell und ist mit Hilfe eines Klicks möglich.